DE102004057848A1 - Adjustable hysteresis clutch - Google Patents

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Abstract

The invention concerns an adjustable hysteresis driver, with a rotor component (5) on the input side that can be driven and/or a stator component (7′, 7″), with an armature component (8) on the output side in fixed connection with a shaft (4), with a hysteresis component (9) connected to the armature component (8), the stator component (7′, 7″) comprising an electromagnet (7a) or permanent magnet (18) by means of which a magnetic flux can be induced in the rotor component (5) and/or the stator component (7′, 7″), and in which the torque that can be transmitted can be adjusted by electromagnetic or electro-mechanical means. The purpose of the invention is to propose a hysteresis driver with improved adjustability. To achieve this it is provided that the hysteresis driver consists of a hysteresis clutch or a hysteresis brake and has active operating means for implementing a “fail-safe” function, which, if the current supply to the electromagnet (7a) fails, ensures that a torque is transferred either by a mechanical coupling or by the action of permanent magnet force between the rotor component (5) of a hysteresis clutch or the stator component (7″) of a hysteresis brake and the said armature component (8).

Description

Die Erfindung betrifft eine einstellbare Hysteresekupplung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to an adjustable hysteresis clutch according to the preamble of claim 1

Hysteresekupplungen beziehungsweise Hysteresebremsen sind seit geraumer Zeit in vielen Ausführungsformen bekannt. Der Vorteil derartiger Kupplungen bzw. Bremsen besteht im wesentlichen in einer berührungslosen Drehmomentübertragung über einen Luftspalt. Die Arbeitsweise dieser Vorrichtungen beruht auf der magnetischen Kraftwirkung sich anziehender Pole im Synchronbetrieb bzw. einer ständigen Ummagnetisierung eines an diesen Polen vorbeibewegten permanentmagnetischen Hysteresematerials im Schlupfbetrieb. So sind beispielsweise aus der DE 39 05 216 A1 und der DE 199 17 667 A1 elektromagnetisch erregbare Hysteresekupplungen bekannt, deren übertragbares Drehmoment in Abhängigkeit von dem durch eine Erregerspule fließenden Strom einstellbar ist.Hysteresis clutches or hysteresis brakes have been known for some time in many embodiments. The advantage of such clutches or brakes consists essentially in a non-contact torque transmission via an air gap. The operation of these devices is based on the magnetic force of attracting poles in synchronous operation or a permanent remagnetization of a past these poles moving permanent magnetic hysteresis in the slip mode. For example, from the DE 39 05 216 A1 and the DE 199 17 667 A1 Electromagnetically excitable hysteresis couplings known, the transferable torque is adjustable in dependence on the current flowing through an excitation coil current.

Aus der DE 37 32 766 A1 ist des Weiteren eine permanentmagneterregte Hysteresekupplung bekannt, bei der das zu übertragende Drehmoment durch eine manuelle Veränderung der Eintauchtiefe eines Hysterese-Ringkörpers in einem zwischen zwei Polringen des Permanentmagneten gebildeten Luftspalt veränderbar ist.From the DE 37 32 766 A1 Furthermore, a permanent magnet excited hysteresis coupling is known in which the torque to be transmitted is variable by a manual change in the immersion depth of a hysteresis ring body in an air gap formed between two pole rings of the permanent magnet.

Zudem ist es aus der DE 2 261 708 A bekannt, eine Hysteresekupplung in einem Nebenaggregatetrieb eines Kraftfahrzeuges derart zu betreiben, dass diese in Abhängigkeit von der Temperatur der Kühlflüssigkeit oder der Öltemperatur einer Brennkraftmaschine aktiviert oder deaktiviert wird. Diese Hysteresekupplung verfügt über zuschaltbare Elektromagneten, also mehrere elektromagnetische Felder, mit zueinander komplementären Polen.Moreover, it is from the DE 2 261 708 A It is known to operate a hysteresis clutch in an auxiliary drive of a motor vehicle in such a way that it is activated or deactivated as a function of the temperature of the cooling fluid or the oil temperature of an internal combustion engine. This hysteresis clutch has switchable electromagnets, ie several electromagnetic fields, with mutually complementary poles.

Ferner sind aus der DE 197 46 359 C2 sowie aus der DE 100 18 721 A1 regelbare Kühlmittelpumpen für Kraftfahrzeuge mit Hysteresekupplung bekannt, wobei die erstgenannte Druckschrift eine permanentmagneterregte Hysteresekupplung beschreibt, deren eine Kupplungshälfte mittels einer elektrisch betriebenen Verstelleinheit axial verschiebbar ist, so dass die Spaltweite des zwischen den Kupplungshälften ausgebildeten Luftspaltes und damit das zu übertragende Drehmoment in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors variiert werden kann. Die DE 100 18 721 A1 betrifft demgegenüber eine elektromagneterregte Hysteresekupplung, bei der das übertragbare Drehmoment in Abhängigkeit von der Stärke des durch eine Spule eines Elektromagneten fließenden Stromes regel- bzw. verstellbar ist.Furthermore, from the DE 197 46 359 C2 as well as from the DE 100 18 721 A1 controllable coolant pumps for motor vehicles with hysteresis known, the former document describes a permanent magnet excited hysteresis clutch, one half of the coupling is axially displaceable by means of an electrically operated adjustment, so that the gap width of the formed between the coupling halves air gap and thus the torque to be transmitted as a function of the operating state of Internal combustion engine can be varied. The DE 100 18 721 A1 on the other hand, concerns an electromagnetically excited hysteresis coupling in which the transmittable torque is adjustable as a function of the magnitude of the current flowing through a coil of an electromagnet.

Diesen bekannten Hysteresekupplungen ist gemeinsam, dass sie eine elektrische oder elektromechanische Regelung der Drehmomentübertragung nutzen, welches mit dem Nachteil verbunden ist, dass bei einem Ausfall der Stromversorgung derartige Hysteresekupplungen nicht mehr ihre bestimmungsgemäße Funktion erfüllen können.this known hysteresis clutches is common that they have an electric or use electromechanical control of torque transmission, which associated with the disadvantage that in case of power failure Such hysteresis no longer their intended function fulfill can.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte einstellbare bzw. regelbare Hysteresekupplung vorzustellen, mit der einerseits eine stufenlose Drehmomenteinstellung möglich ist, und die andererseits auch beim Ausfall der Stromversorgung zur Drehmomentübertragung fähig ist. Eine solche Hysteresekupplung soll auch in einem Nebenaggregatetrieb eines Antriebsmotors eines Kraftfahrzeuges einsetzbar sein.In front In this background, the invention is based on the object to present improved adjustable hysteresis clutch, on the one hand a stepless torque adjustment is possible, and on the other hand, even in the loss of power for torque transmission is capable. Such a hysteresis clutch should also be in an accessory drive be used a drive motor of a motor vehicle.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.The solution This object is apparent from the features of the main claim, while advantageous embodiments and developments of the invention the dependent claims are removable.

Demnach geht die Erfindung aus von einer einstellbaren Hysteresekupplung, mit einem eingangseitigen mechanisch antreibbaren Rotorteil, mit einem ausgangsseitigen und mit einer Abtriebswelle drehfest verbunden Anker teil, mit einem Hystereseteil, welches mit dem Ankerteil verbunden ist, mit zumindest einem Elektromagneten oder Permanentmagneten, mittels dem in dem Rotorteil ein magnetischer Fluss induzierbar ist, und bei der die Einstellung des übertragbaren Drehmoments der Hysteresekupplung elektromagnetisch oder elektromechanisch, beispielsweise durch einen Stellmotor zur Einstellung der Eintauchtiefe, durchführbar ist. Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist zudem vorgesehen, dass die Hysteresekupplung über ein aktiv wirkendes Mittel zur Realisierung einer „Fail-Safe"-Funktion verfügt, welches bei einem Ausfall der Stromversorgung für den Elektromagneten entweder durch eine mechanische Kopplung oder eine permanentmagnetische Krafteinwirkung zwischen dem Rotorteil und dem Ankerteil die Übertragung eines Drehmomentes gewährleistet.Therefore Does the invention of an adjustable hysteresis coupling, with an input side mechanically driven rotor part, with a output side and rotatably connected to an output shaft Anchor part, with a hysteresis part, which is connected to the anchor part is, with at least one electromagnet or permanent magnet, by means of which in the rotor part a magnetic flux inducible and in which the setting of the transmittable torque of the Hysteresis coupling electromagnetically or electromechanically, for example by a servomotor for adjusting the immersion depth, is feasible. To the solution the task is also provided that the hysteresis via a active means to realize a "fail-safe" feature has, which in case of failure the power supply for the electromagnet either by a mechanical coupling or a permanent magnetic force between the rotor part and the anchor part the transmission ensures a torque.

Durch diese Maßnahme wird beispielsweise bei einem Einsatz der Hysteresekupplung in einem Nebenaggregatetrieb einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges vorteilhaft sichergestellt, dass auch bei einem Ausfall der Stromversorgung für die Erregerwicklung des Elektromagneten dennoch ein Drehmoment von der Eingangsseite zur Ausgangsseite dieser Kupplung übertragbar ist. Dieses kann beispielsweise dann von besonderer Bedeutung sein, wenn dieser Nebenaggregatetrieb der Brennkraftmaschine dazu dient, ausgehend von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine über die Hysteresekupplung eine Fahrzeugkühleinrichtung anzutreiben, die auch bei einem Ausfall der Spannungsversorgung bzw. einem Defekt für einen Abtransport von Wärme sorgen soll.By this measure, for example, when using the hysteresis clutch in an auxiliary drive of an internal combustion engine of a motor vehicle advantageously ensures that even in case of failure of the power supply to the field winding of the electromagnet torque is still transferable from the input side to the output side of this clutch. This can be of particular importance, for example, if this auxiliary drive of the internal combustion engine serves, starting from the crankshaft of the internal combustion engine via the hysteresis clutch to drive a vehicle cooling device, which should also provide a failure of the power supply or a defect for a removal of heat.

Gemäß einer ersten Variante der Erfindung umfasst das Mittel zur Realisierung der „Fail-Safe"-Funktion zumindest ein mit dem genannten Rotorteil drehfest jedoch axial verschiebbar verbundenes erstes mechanisches Kupplungselement, welches bei einem Ausfall der Stromversorgung für den Elektromagneten mit einem fest mit dem Ankerteil verbundenen zweiten mechanischem Kupplungselement reib- und/oder formschlüssig verbindbar ist. Dabei ist das erste mechanische Kupplungselement bevorzugt durch einen Reibring und das zweite mechanische Kupplungselement durch einen Reibbelag gebildet.According to one The first variant of the invention comprises the means for realization the "fail-safe" function at least one rotatable with said rotor part, however, axially displaceable connected first mechanical coupling element, which in a Failure of the power supply for the Electromagnet with a second fixedly connected to the anchor part mechanical coupling element frictionally and / or positively connected is. In this case, the first mechanical coupling element is preferred by a friction ring and the second mechanical coupling element formed by a friction lining.

Gemäß einer anderen Ausgestaltungsform der Erfindung kann aber auch vorgesehen sein, dass die beiden zueinander korrespondierenden mechanischen Kupplungselemente als Bestandteile einer Zahnkupplung ausgebildet sind.According to one However, another embodiment of the invention can also be provided be that the two mechanical equivalent to each other Coupling elements formed as components of a toothed coupling are.

Zudem wird es als zweckmäßig beurteilt, wenn das erste mechanische Kupplungselement in axialer Richtung durch eine Federkraft gegen das korrespondierende zweite mechanische Kupplungselement anstellbar ist, jedoch im Normalbetrieb mittels der Magnetkraft am Rotorteil fixiert ist. Diese Magnetkraft zur örtlichen Fixierung des ersten mechanischen Kupplungselements wird dabei durch die Erregerspule des Elektromagneten oder durch eine Erregerspule eines separaten elektrischen Zusatzmagneten erzeugt.moreover it is judged appropriate if the first mechanical coupling element in the axial direction a spring force against the corresponding second mechanical coupling element is adjustable, but in normal operation by means of magnetic force is fixed to the rotor part. This magnetic force for local fixation of the first mechanical coupling element is doing by the excitation coil of the electromagnet or by an exciter coil of a separate generates additional electrical magnets.

Bevorzugt ist auch eine Überlastsicherung vorgesehen, die einen erzeugten Reib- und/oder Formschluss zwischen den beiden Kupplungselementen mindert oder aufhebt. Dadurch können mit der Hysteresekupplung zusammenwirkende Bestandteile beispielsweise eines Nebenaggregatetriebs wirkungsvoll vor Schäden geschützt werden.Prefers is also an overload protection provided the one produced frictional and / or positive connection between the two Clutch elements reduces or eliminates. This can be done with the Hysteresis coupling cooperating components such as one Auxiliary gear can be effectively protected against damage.

Gemäß einer zweiten Variante der Erfindung kann die Hysteresekupplung derart ausgebildet sein, dass dem zumindest einem Permanentmagneten zur Einstellung der Drehmomentübertragungsfähigkeit der Hysteresekupplung zumindest ein Elektromagnet zugeordnet ist, dessen Magnetfeld dasjenige des Permanentmagneten in Abhängigkeit von der angelegten Spannung verändert oder verdrängt. Dabei ist das Mittel zur Realisierung einer „Fail-Safe"-Funktion der Hysteresekupplung durch den Permanentmagneten selbst gebildet, dessen Magnetfeld bei einem Ausfall der Stromversorgung des Elektromagneten unverändert weiter wirkt und demgemäss eine Kopplung des Rotorteils mit dem Ankerteil zur Übertragung eines Drehmomentes gewährleistet.According to one second variant of the invention, the hysteresis coupling such be formed such that the at least one permanent magnet for adjustment the torque transmission capability of Hysteresis is associated with at least one electromagnet whose Magnetic field that of the permanent magnet in dependence changed by the applied voltage or displaced. In this case, the means for realizing a "fail-safe" function of the hysteresis clutch is the permanent magnet itself formed, whose magnetic field in case of failure the power supply of the electromagnet continues to act unchanged and accordingly a Coupling of the rotor part with the anchor part for transmitting a torque guaranteed.

Demgegenüber sieht eine dritte Variante der Erfindung vor, dass zur Einstellung der Drehmomentübertragungsfähigkeit der Hysteresekupplung ein die Überdeckung von Rotorteil und Hystereseteil veränderbare elektromechanische Verstelleinheit vorgesehen ist, wobei das Mittel zur Realisierung einer „Fail-Safe"-Funktion der Hysteresekupplung durch zumindest ein Federelement gebildet ist, welches bei einem Ausfall der Stromversorgung des Elektromagneten selbsttätig das Rotorteil und das Hystereseteil samt Ankerteil in eine derartige Position zueinander überführt, dass eine Übertragung eines Drehmomentes gewährleistet ist.In contrast, sees a third variant of the invention that for adjusting the Torque capacity the hysteresis clutch the overlap of rotor part and hysteresis part changeable electromechanical Adjustment unit is provided, wherein the means for realization a "fail-safe" function of the hysteresis clutch is formed by at least one spring element, which at a Failure of the power supply of the electromagnet automatically Rotor part and the hysteresis part including anchor part in such Position transferred to each other, that a transmission ensures a torque is.

Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. In dieser zeigento Clarification of the invention, the description is a drawing attached. In this show

1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Hysteresekupplung gemäß der ersten Ausführungsform und 1 a sectional view of an inventively designed hysteresis according to the first embodiment and

2 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Hysteresekupplung gemäß der zweiten Ausführungs form. 2 a sectional view of an inventively designed hysteresis according to the second embodiment form.

Die in 1 dargestellte Hysteresekupplung weist eine Erregereinheit 1 und eine Hystereseeinheit 2 auf, die hinsichtlich der Funktionsfähigkeit der Hysteresekupplung zusammenwirken. Die Erregereinheit 1 umfasst zunächst ein mittels Kugellager 3 auf einer Abtriebswelle 4 drehgelagertes Rotorteil 5, welches als Triebscheibe ausgebildet und über ein nicht näher dargestelltes flexibles Umschlingungsmittel von der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges antreibbar ist. Zudem ist ein mit einem ortsfest angeordneten Gehäuseteil 6 verbundener Elektromagnet 7 vorhanden, der die Abtriebswelle 4 sowie einen wellennahen Abschnitt des Rotorteils 5 teilweise koaxial umgreift.In the 1 shown hysteresis coupling has an exciter unit 1 and a hysteresis unit 2 on, which cooperate with regard to the functionality of the hysteresis coupling. The exciter unit 1 initially includes a ball bearing 3 on an output shaft 4 rotatably mounted rotor part 5 , which is designed as a drive pulley and can be driven by a non-illustrated flexible Umschlingungsmittel of the crankshaft of an internal combustion engine of a motor vehicle. In addition, one with a stationary arranged housing part 6 connected electromagnet 7 present, the output shaft 4 and a shaft near section of the rotor part 5 partially coaxially surrounds.

Die Hystereseeinheit 2 ist durch ein rotationssymmetrisches Ankerteil 8 gebildet, welches radial innen drehfest mit der Abtriebswelle 4 verbunden ist und radial außen ein Hystereseteil 9 in Form eines axial ausgerichteten Hystereserings aus einem an sich bekannten homogenen Hysteresematerial aufweist.The hysteresis unit 2 is by a rotationally symmetrical anchor part 8th formed, which radially inwardly against rotation with the output shaft 4 is connected and radially outside a Hystereseteil 9 in the form of an axially aligned hysteresis ring of a known homogeneous hysteresis material.

Die Abtriebswelle 4 stützt sich mittels eines Kugellagers 10 am ortsfesten Gehäuseteil 6 ab und ist mit einem nicht näher gezeigten Nebenaggregat, welches beispielsweise eine Kühlmittelpumpe oder ein Lüfter sein kann, verbunden.The output shaft 4 supports itself by means of a ball bearing 10 on the stationary housing part 6 from and is connected to an auxiliary unit, not shown in detail, which may be, for example, a coolant pump or a fan.

Das als Hysteresering ausgebildete Hystereseteil 9 reicht axial in einen ebenfalls axial ausgerichteten Luftspalt 11 des aus einem weichmagnetischen Werkstoff bestehenden Rotors 5 hinein, ohne denselben zu berühren. Beim Anlegen einer elektrischen Spannung an die Erregerspule des Elektromagneten 7 wird aufgrund des Stromflusses durch dieselbe ein Magnetfeld erzeugt, welches im angetriebenen Rotorteil 5 einen magnetischen Fluss mit von Pol zu Pol wechselnder Polarität induziert. Dieses führt im Hysteresematerial des Hystereseteils 9 bei einer Drehbewegung des Rotors 5 zu einem kontinuierlichen Umrichten von Elementarmagneten, wodurch auf das fest mit dem Hystereseteil 9 verbundene Ankerteil 8 ein Drehmoment aufgebracht wird. Die mit dem Ankerteil 8 drehfest verbundene Abtriebswelle 4 überträgt das Drehmoment dann auf das angeschlossene Nebenaggregat.The hysteresis part designed as hysteresis 9 extends axially into an axially aligned air gap 11 of a soft magnetic Material existing rotor 5 into it without touching it. When applying an electrical voltage to the excitation coil of the electromagnet 7 is generated due to the current flow through the same a magnetic field, which in the driven rotor part 5 induces a magnetic flux with pole-to-pole alternating polarity. This results in the hysteresis material of the hysteresis part 9 during a rotary movement of the rotor 5 to a continuous conversion of elementary magnets, causing the fixed to the hysteresis part 9 connected anchor part 8th a torque is applied. The with the anchor part 8th rotatably connected output shaft 4 then transmits the torque to the connected accessory.

Für den Fachmann ist in Kenntnis der Erfindung leicht nachvollziehbar, dass beim Ausfall der Stromversorgung für den Elektromagneten 7 die elektromagnetische Kopplung zwischen dem Rotorteil 5 und dem Ankerteil 8 unterbrochen wird, da die erforderlichen und miteinander in Wechselwirkung tretenden Magnetfelder des Elektromagneten 7 nicht mehr ausgebildet werden können. Dieses kann zu kritischen Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors und/oder anderer von der ordnungsgemäßen Funktion des Nebenaggregates abhängiger Geräte eines Kraftfahrzeugs führen.For those skilled in the knowledge of the invention is easily understood that in case of failure of the power supply to the electromagnet 7 the electromagnetic coupling between the rotor part 5 and the anchor part 8th is interrupted because the required and interacting magnetic fields of the electromagnet 7 can not be trained anymore. This can lead to critical operating conditions of the internal combustion engine and / or other depending on the proper function of the accessory devices of a motor vehicle.

Um diesem kritischen Betriebsfall wirksam begegnen zu können, ist erfindungsgemäß zumindest ein aktiv wirkendes Mittel zur Realisierung einer sogenannten "Fail-Safe"-Funktion der Hysteresekupplung vorgesehen, welches auch bei einem Ausfall der Stromversorgung zum Elektromagneten 7 eine definierte Kopplung zwischen dem Rotorteil 5 und dem Ankerteil 8 zur Übertragung eines Drehmomentes vom Verbrennungsmotor auf das Nebenaggregat gewährleistet.In order to be able to effectively counteract this critical operating situation, according to the invention at least one actively acting means for realizing a so-called " fail-safe" function of the hysteresis clutch is provided, which also in the event of a power failure to the electromagnet 7 a defined coupling between the rotor part 5 and the anchor part 8th ensures transmission of torque from the engine to the accessory.

Das Mittel zur Realisierung dieser „Fail-Safe"-Funktion der Hysteresekupplung ist gemäß der in 1 dargestellten Variante der Erfindung durch zumindest ein mit dem Rotorteil 5 drehfest und axial verschiebbar verbundenes erstes mechanisches Kupplungselement 12 gebildet, das bei einem Ausfall der Stromversorgung mit einem fest mit dem Ankerteil 8 verbundenen zweiten mechanischen Kupplungselement 13 reib- und/oder formschlüssig verbindbar ist.The means for realizing this "fail-safe" function of the hysteresis clutch is according to the in 1 illustrated variant of the invention by at least one with the rotor part 5 rotatably and axially slidably connected first mechanical coupling element 12 formed in the event of a power failure with a fixed to the anchor part 8th connected second mechanical coupling element 13 frictionally and / or positively connected.

Das erste mechanische Kupplungselement 12 ist vorliegend als Reibscheibe ausgebildet. Es besteht zweckmäßigerweise aus einem magnetischen Eisenwerkstoff. Dieses erste mechanische Kupplungselement 12 kann beispielsweise mittels Führungsbolzen oder Schrauben 14, die in Führungsbohrungen 15 des Rotorteils 5 angeordnet sind, drehfest und axial beweglich mit diesem Rotorteil 5 verbunden sein.The first mechanical coupling element 12 is presently designed as a friction disk. It is expediently made of a magnetic iron material. This first mechanical coupling element 12 For example, by means of guide bolts or screws 14 that in guide holes 15 of the rotor part 5 are arranged, rotationally fixed and axially movable with this rotor part 5 be connected.

In der dargestellten Ausführungsform kann das erste mechanische Kupplungselement 12 zum Beispiel über eine Spiraldruckfeder 17b gegen die Reibfläche 13 am Ankerteil 8 angepresst werden.In the illustrated embodiment, the first mechanical coupling element 12 for example via a helical compression spring 17b against the friction surface 13 at the anchor part 8th be pressed.

Alternativ dazu ist das erste mechanische Kupplungselement 12 mit einer Membranfeder 17a verbunden, die ebenfalls Drehmoment übertragen kann und eine Axialbewegung des Kupplungselementes 12 erlaubt. Diese Membranfeder 17a ist z.B. mittels Schrauben mit dem Rotorteil 5 verbunden.Alternatively, the first mechanical coupling element 12 with a diaphragm spring 17a connected, which can also transmit torque and axial movement of the coupling element 12 allowed. This diaphragm spring 17a is eg by means of screws with the rotor part 5 connected.

Um eine magnetische Zugkraft auf das erste mechanische Kupplungselement 12 erzeugen zu können, ist im Rotorteil 5 eine magnetische Isolation erforderlich, in dessen Material auch die genannten Führungsbolzen oder Schrauben 14 befestigt bzw. die Spiraldruckfedern 17b angeordnet sind.To a magnetic tensile force on the first mechanical coupling element 12 to be able to produce is in the rotor part 5 a magnetic insulation required in the material and the said guide bolts or screws 14 attached or the spiral compression springs 17b are arranged.

Im Normalbetrieb, wenn also ein elektrischer Strom durch die Wicklung der Erregerspule des Elektromagneten 7 fließt, wird aufgrund des Stromflusses ein Magnetfeld erzeugt, welches zum einen im angetriebenen Rotorteil 5 einen magnetischen Fluss induziert, zum anderen aber auch dazu dient, das erste mechanische Kupplungselement 12 gegen die Federkraft der Federelemente 17 mittels Magnetkraft am Rotorteil 5 zu fixieren.In normal operation, ie when an electric current through the winding of the excitation coil of the electromagnet 7 flows, a magnetic field is generated due to the current flow, which on the one hand in the driven rotor part 5 induces a magnetic flux, on the other hand also serves to the first mechanical coupling element 12 against the spring force of the spring elements 17 by means of magnetic force on the rotor part 5 to fix.

Anstelle der durch die Erregerspule des Elektromagneten 7 erzeugten Magnetkraft kann auch die Magnetkraft der Erregerspule eines separaten Zusatzmagneten zur Fixierung des ersten mechanischen Kupplungselementes 12 am Rotorteil 5 Verwendung finden (nicht näher dargestellt).Instead of passing through the exciter coil of the electromagnet 7 Magnetic force generated can also be the magnetic force of the exciter coil of a separate auxiliary magnet for fixing the first mechanical coupling element 12 on the rotor part 5 Use find (not shown in detail).

Wenn durch eine Fehlfunktion der Stromfluss durch die Erregerspule des Elektromagneten 7 ausfällt, dann wirken die Federelemente 17 derart, dass diese das erste mechanische Kupplungselement 12 (Reibscheibe) gegen das zweite mechanische Kupplungselement 13 (Reibbelag) pressen und somit einen Reibschluss realisieren, mittels dem eine Drehmomentübertragung von der Eingangsseite zur Ausgangsseite der Hysteresekupplung gewährleistet ist.When due to a malfunction the current flow through the excitation coil of the electromagnet 7 fails, then act the spring elements 17 such that these are the first mechanical coupling element 12 (Friction disc) against the second mechanical coupling element 13 Press (friction lining) and thus realize a frictional connection, by means of which a torque transmission is ensured from the input side to the output side of the hysteresis.

Über die Federkraft der Federelemente 17 kann auch eine minimal übertragbare Kraft zwischen den beiden mechanischen Kupplungselementen 12 und 13 eingestellt werden, um eine Überlastung von Bauteilen und Aggregaten, wie beispielsweise eines Treibriemens, zu verhindern.About the spring force of the spring elements 17 Also, a minimum transferable force between the two mechanical coupling elements 12 and 13 be set to prevent overloading of components and units, such as a drive belt.

Anstelle eines Reibschlusses zwischen einer Reibscheibe und einem korrespondierenden Reibbelag können gemäß einer anderen Variante der Erfindung auch Mittel zur Realisierung eines Formschlusses zwischen dem Rotor teil 5 und dem Ankerteil 8 der Hysteresekupplung vorgesehen sein. Hierfür bieten sich beispielsweise nicht näher gezeigte und miteinander formschlüssig in Eingriff bringbare Kupplungselemente einer an sich bekannten und vorzugsweise ringförmig ausgebildeten Zahnkupplung an.Instead of a frictional connection between a friction disc and a corresponding friction lining can according to another variant of the invention also means for realizing a positive connection between the rotor part 5 and the anchor part 8th the hysteresis be provided. For this example, not shown in detail and with mutually positively engageable coupling elements of a known and preferably ring-shaped toothed coupling.

Die Kupplungselemente einer solchen Zahnkupplung sind in Anlehnung an das vorstehende Ausführungsbeispiel ebenfalls aus einem Eisenwerkstoff gefertigt und werden im Normalbetrieb bei strombeaufschlagter Erregerspule des Elektromagneten 7 durch die genannte Magnetkraft zueinander beabstandet gehalten. Erst bei einem Ausfall der Stromversorgung des Elektromagneten 7 werden auch diese beiden mechanischen Kupplungselemente durch Federkraft formschlüssig miteinander verbunden.The coupling elements of such a toothed coupling are also made of an iron material based on the above embodiment and are in normal operation with energized excitation coil of the electromagnet 7 held spaced apart by said magnetic force. Only in case of a power failure of the electromagnet 7 These two mechanical coupling elements are positively connected by spring force.

2 zeigt eine zweite erfindungsgemäß ausgebildete Hysteresekupplung. Diese unterscheidet sich von der vorbeschriebenen Hysteresekupplung im wesentlichen dadurch, dass das Rotorteil 5 nicht elektromagnetisch, sondern durch zumindest einen Permanentmagneten 18 erregbar ist, der seinerseits am Gehäuseteil 6 fest angeordnet ist. 2 shows a second inventively designed hysteresis coupling. This differs from the hysteresis clutch described above essentially in that the rotor part 5 not electromagnetically, but by at least one permanent magnet 18 excitable, which in turn on the housing part 6 is fixed.

Diesem zumindest einen Permanentmagneten 18 ist zur Einstellung des von der Hysteresekupplung übertragbaren Drehmoments zumindest ein Elektromagnet 19 zugeordnet, der ebenfalls mit dem ortsfesten Gehäuseteil 6 verbunden ist. Das Magnetfeld des Elektromagneten 19 kompensiert in Abhängigkeit von der angelegten Spannung bzw. von dem durch den Elektromagneten 19 fließenden Strom mehr oder weniger stark das Magnetfeld des Permanentmagneten 18, so dass ein mehr oder weniger großen Schlupf zwischen dem Rotorteil 5 und der aus dem Ankerteil 8 und dem daran befestigten Hystereseteil 9 bestehenden Hystereseeinheit 2 entsteht, wodurch die Größenordnung des Drehmoments der Hysteresekupplung einstellbar ist.This at least one permanent magnet 18 is at least one electromagnet for adjusting the transferable from the hysteresis torque 19 assigned, which also with the stationary housing part 6 connected is. The magnetic field of the electromagnet 19 compensated in dependence on the applied voltage or by the electromagnet 19 flowing current more or less strong magnetic field of the permanent magnet 18 , so that a more or less large slip between the rotor part 5 and the one from the anchor part 8th and the hysteresis part attached thereto 9 existing hysteresis unit 2 arises, whereby the magnitude of the torque of the hysteresis clutch is adjustable.

Fällt die Stromversorgung des Elektromagneten 19 aufgrund einer Fehlfunktion aus, ist das Magnetfeld des Permanentmagneten 18 voll wirksam, wo durch im Ergebnis auf das fest mit dem Hystereseteil 9 verbundene Ankerteil 8 samt Abtriebswelle 4 und Nebenaggregat ein definiertes Drehmoment übertragen wird.Falls the power supply of the electromagnet 19 due to a malfunction, the magnetic field of the permanent magnet 18 fully effective, where as a result on the fixed with the hysteresis part 9 connected anchor part 8th including output shaft 4 and accessory a defined torque is transmitted.

Gemäß einer nicht näher dargestellten dritten möglichen Ausgestaltungsvariante der Erfindung wird von einer Hysteresekupplung ausgegangen, deren Rotorteil 5 mittels zumindest eines Permanentmagneten 18 erregbar ist, wobei die Einstellung des Drehmoments der Kupplung durch eine elektromechanische Verstelleinheit zur Veränderbarkeit der Überdeckung oder Beabstandung von Rotorteil 5 und Hystereseteil 9 durchgeführt wird. Eine solche an sich bekannte elektromechanische Verstelleinheit ist beispielsweise in der DE 197 46 359 C2 beschrieben.According to a non-illustrated third possible embodiment variant of the invention is based on a hysteresis coupling, the rotor part 5 by means of at least one permanent magnet 18 is energizable, wherein the adjustment of the torque of the clutch by an electromechanical adjusting unit for variability of the overlap or spacing of rotor part 5 and hysteresis part 9 is carried out. Such a per se known electromechanical adjusting unit is for example in the DE 197 46 359 C2 described.

Zur Realisierung einer „Fail-Safe"-Funktion bei einer solchen Hysteresekupplung ist erfindungsgemäß zumindest ein Federelement vorgesehen, welches bei einem Ausfall der Stromversorgung für die elektromechanische Verstelleinheit selbsttätig das Rotorteil 5 und das Hystereseteil 9 in eine derartige Position zueinander überführt, dass eine Kopplung des Rotorteils 5 mit dem Hystereseteil 9 samt Ankerteil 8 zur Übertragung eines Drehmomentes von der Eingangsseite zur Ausgangsseite der Hysteresekupplung gewährleistet ist.In order to realize a "fail-safe" function in such a hysteresis clutch, according to the invention at least one spring element is provided, which in the event of a failure of the power supply for the electromechanical adjusting unit, automatically engages the rotor part 5 and the hysteresis part 9 in such a position to each other that a coupling of the rotor part 5 with the hysteresis part 9 including anchor part 8th is guaranteed to transmit a torque from the input side to the output side of the hysteresis.

11
Erregereinheitexciter unit
22
Hystereseeinheithysteresis
33
Kugellagerball-bearing
44
Abtriebswelleoutput shaft
55
Rotorteilrotor part
66
Gehäuseteilhousing part
77
Elektromagnetelectromagnet
88th
Ankerteilanchor part
99
Hystereseteilhysteresis
1010
Kugellagerball-bearing
1111
Luftspaltair gap
1212
Erstes mechanisches Kupplungselement (am Rotorteil 5)First mechanical coupling element (on the rotor part 5 )
1313
Zweites mechanisches Kupplungselement (am Ankerteil 8)Second mechanical coupling element (on the anchor part 8th )
1414
Führungsbolzen, SchraubeGuide pins, screw
1515
Führungsbohrungguide bore
1616
Magnetische Isolationmagnetic isolation
1717
Federelementespring elements
17a17a
Membranfederdiaphragm spring
17b17b
SpiraldruckfederCoil spring
1818
Permanentmagnetpermanent magnet
1919
Elektromagnetelectromagnet

Claims (9)

Einstellbare Hysteresekupplung, mit einem eingangseitigen mechanisch antreibbaren Rotorteil (5), mit einem ausgangsseitigen, mit einer Abtriebswelle (4) drehfest verbunden Ankerteil (8), mit einem Hystereseteil (9), welches mit dem Ankerteil (8) verbunden ist, mit zumindest einem Elektromagneten (7) oder Permanentmagneten (18), mittels dem in dem Rotorteil (5) ein magnetischer Fluss induzierbar ist, und bei der die Einstellung des übertragbaren Drehmoments der Hysteresekupplung elektromagnetisch oder elektromechanisch durchführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hysteresekupplung über ein aktiv wirkendes Mittel zur Realisierung einer „Fail-Safe"-Funktion verfügt, welches bei einem Ausfall der Stromversorgung für den Elektromagneten (7) entweder durch eine mechanische Kopplung oder eine permanentmagnetische Krafteinwirkung zwischen dem Rotorteil (5) und dem Ankerteil (8) die Übertragung eines Drehmomentes gewährleistet.Adjustable hysteresis clutch, with an input-side mechanically drivable rotor part ( 5 ), with an output side, with an output shaft ( 4 ) rotatably connected anchor part ( 8th ), with a hysteresis part ( 9 ), which with the anchor part ( 8th ) is connected to at least one electromagnet ( 7 ) or permanent magnets ( 18 ), by means of which in the rotor part ( 5 ) is a magnetic flux inducible, and in which the setting of the transmittable torque of the hysteresis clutch is electromagnetically or electromechanically feasible, characterized in that the hysteresis clutch has an active-acting means for realizing a "fail-safe" function, which in case of failure the power supply for the electromagnet ( 7 ) either by a mechanical coupling or a permanent magnetic force effect between the rotor part ( 5 ) and the anchor part ( 8th ) ensures the transmission of torque. Hysteresekupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Realisierung der „Fail-Safe"-Funktion durch zumindest ein mit dem Rotorteil (5) drehfest jedoch axial verschiebbar verbundenes erstes mechanisches Kupplungselement (12) gebildet ist, welches bei einem Ausfall der Stromversorgung für den Elektromagneten (7) mit einem fest mit dem Ankerteil (8) verbundenen zweiten mechanischem Kupplungselement (13) reib- und/oder formschlüssig verbindbar ist.Hysteresis coupling according to claim 1, characterized in that the means for realizing the "fail-safe" function by at least one with the rotor part ( 5 ) rotatably but axially slidably connected first mechanical coupling element ( 12 ) is formed, which in case of failure of the power supply to the electromagnet ( 7 ) with a fixed to the anchor part ( 8th ) connected second mechanical coupling element ( 13 ) frictionally and / or positively connected. Hysteresekupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste mechanische Kupplungselement (12) durch einen Reibring und das zweite mechanische Kupplungselement (13) durch einen Reibbelag gebildet ist.Hysteresis clutch according to claim 2, characterized in that the first mechanical coupling element ( 12 ) by a friction ring and the second mechanical coupling element ( 13 ) is formed by a friction lining. Hysteresekupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden zueinander korrespondierenden mechanischen Kupplungselemente (12, 13) als Bestandteile einer Zahnkupplung ausgebildet sind.Hysteresis clutch according to claim 2, characterized in that the two mutually corresponding mechanical coupling elements ( 12 . 13 ) are formed as components of a toothed coupling. Hysteresekupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste mechanische Kupplungselement (12) in axialer Richtung durch eine Federkraft gegen das korrespondierende zweite mechanische Kupplungselement (13) anstellbar ist, jedoch im Normalbetrieb mittels Magnetkraft am Rotorteil (5) fixiert ist.Hysteresis clutch according to one of claims 2 to 4, characterized in that the first mechanical coupling element ( 12 ) in the axial direction by a spring force against the corresponding second mechanical coupling element ( 13 ) is adjustable, but in normal operation by means of magnetic force on the rotor part ( 5 ) is fixed. Hysteresekupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetkraft zur örtlichen Fixierung des ersten mechanischen Kupplungselements (12) durch die Erregerspule des Elektromagneten (7) oder eine Erregerspule eines separaten Zusatzmagneten erzeugt wird.Hysteresis clutch according to claim 5, characterized in that the magnetic force for local fixation of the first mechanical coupling element ( 12 ) through the exciting coil of the electromagnet ( 7 ) or an exciter coil of a separate auxiliary magnet is generated. Hysteresekupplung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überlastsicherung vorgesehen ist, die einen erzeugten Reib- und/oder Formschluss zwischen den beiden mechanischen Kupplungselementen (12, 13) mindert oder aufhebt.Hysteresis clutch according to one of the preceding claims, characterized in that an overload protection is provided which generates a friction and / or positive connection between the two mechanical coupling elements ( 12 . 13 ) reduces or removes. Hysteresekupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem zumindest einem Permanentmagneten (18) zur Einstellung der Drehmomentübertragungsfähigkeit der Hysteresekupplung zumindest ein Elektromagnet (19) zugeordnet ist, dessen Magnetfeld dasjenige des Permanentmagneten (18) in Abhängigkeit von der angelegten Spannung verändert oder verdrängt, wobei das Mittel zur Realisierung einer „Fail-Safe"-Funktion der Hysteresekupplung durch den Permanentmagneten (18) selbst gebildet ist, dessen Magnetfeld bei einem Ausfall der Stromversorgung des Elektromagneten (7) unverändert weiter wirkt und demgemäss eine Kopplung des Rotorteils (5) mit dem Ankerteil (8) zur Übertragung eines Drehmomentes gewährleistet.Hysteresis clutch according to claim 1, characterized in that the at least one permanent magnet ( 18 ) for adjusting the torque transmission capability of the hysteresis clutch at least one electromagnet ( 19 ) whose magnetic field is that of the permanent magnet ( 18 ) is changed or displaced as a function of the applied voltage, wherein the means for realizing a "fail-safe" function of the hysteresis clutch by the permanent magnet ( 18 ) itself is formed, the magnetic field in case of failure of the power supply of the electromagnet ( 7 ) remains unchanged and accordingly a coupling of the rotor part ( 5 ) with the anchor part ( 8th ) ensures transmission of torque. Hysteresekupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung des Drehmoments der Hysteresekupplung ein die Überdeckung von Rotorteil (5) und Hystereseteil (9) veränderbare elektromechanische Verstelleinheit vorgesehen ist, wobei das Mittel zur Realisierung einer „Fail-Safe"-Funktion der Hysteresekupplung durch zumindest ein Federelement gebildet ist, welches bei einem Ausfall der Stromversorgung des Elektromagneten (7) selbsttätig das Rotorteil (5) und das Hystereseteil (9) samt Ankerteil (8) in eine derartige Position zueinander überführt, dass eine Übertragung eines Drehmomentes gewährleistet ist.Hysteresis clutch according to claim 1, characterized in that for adjusting the torque of the hysteresis clutch, the overlap of rotor part ( 5 ) and hysteresis part ( 9 ) is provided electromechanical adjustment unit, wherein the means for realizing a "fail-safe" function of the hysteresis clutch is formed by at least one spring element, which in case of failure of the power supply of the electromagnet ( 7 ) automatically the rotor part ( 5 ) and the hysteresis part ( 9 ) including anchor part ( 8th ) in such a position to each other that a transmission of torque is ensured.
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